Лабораторная работа №1
ИССЛЕДОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ ОСВЕЩЕННОСТИ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Цель работы:

-     ознакомиться с измерительной аппаратурой и методикой определения естественной освещенности;

-     приобрести навыки санитарно-гигиенической оценки естественного освещения на рабочих местах;

-     освоить методику расчета площади световых проемов, необходимой для обеспечения нормируемого значения коэффициента естественной освещенности.

  Краткие теоретические сведения

Рациональная организация освещения производственных помещений и рабочих мест является одним из основных вопросов безопасности труда  и позволяет обеспечить:

-     благоприятное психофизиологическое воздействие на работающих и улучшение протекания основных технологических процессов;

-     улучшение условий зрительной работы и соответственно снижение утомляемости, повышение производительности труда и качества продукции;

-     снижение травматизма.

Применяют следующие виды освещения:

-     естественное, создаваемое прямым и отраженным солнечным светом;

-     искусственное, осуществляемое электрическими лампами;

-     совмещенное, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным.

Различают боковое, верхнее, комбинированное естественное освещение. Боковое освещение помещений осуществляется через световые проемы в наружных стенах зданий, а в некоторых случаях – через стены, если они выполнены из материалов, частично пропускающих свет. При ширине помещения до 12 м рекомендуется боковое одностороннее освещение, при  ширине 12…24 м – боковое двухстороннее.

Верхнее освещение производится через световые проемы в перекрытии, аэрационные и зенитные фонари, также через световые проемы в местах перепада высот здания.

Комбинированное освещение рекомендуется при ширине помещения более 24 м. Оно является наиболее рациональным, так как создает относительно равномерное по площади освещение.

Количественной характеристикой освещения является освещенность рабочей поверхности Е, лк, которая дает оценку поверхностной плотности светового потока

,                                                      (1)

где  – световой поток, характеризующий мощность излучения, лк, равномерно падающий на площадь , м.

Для естественного света характерно, что создаваемая освещенность может меняться в очень широких пределах в зависимости от времени дня, времени года, географического положения и метеорологических факторов, состояния облачности и отражающих свойств земного покрова. Поэтому оценка естественного освещения абсолютным значением освещенности на рабочем месте невозможна.

В качестве основной для естественного освещения принята относительная величина – коэффициент естественной освещенности (КЕО), который представляет собой выраженное в процентах отношение естественной освещенности в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения  к одновременному значению наружной горизонтальной освещенности , создаваемой светом полностью открытого небосвода, %,

 100.                                          (2)

Таким образом, КЕО оценивает способность систем естественного освещения пропускать свет.

Уровень естественного освещения в производственных помещениях в процессе эксплуатации здания может значительно снизиться вследствие загрязнения остекленных поверхностей стен, потолков, что уменьшает эффективность отражения. Поэтому санитарные нормы предусматривают обязательную очистку стекол световых проемов не реже двух раз в год в помещениях с незначительным выделением пыли, дыма и копоти и не реже четырех раз в год – при значительном загрязнении. Не реже одного раза в год должна производиться побелка и окраска потолка и стен.

2. Измерение естественной освещенности.

Коэффициент естественной освещенности определяется одновременным замером величин освещенности на рабочих местах внутри помещения и снаружи здания.

Для измерения освещенности могут быть использованы приборы – люксметры  модели Ю-16, Ю-116 и др. В настоящей работе используется цифровой фотомер (люксметр-яркомер) модели ТКА-04/3.

Люксметр-яркомер модели «ТКА-04/3» (далее – прибор) предназначен:

– для измерения освещенности в видимой области спектра, создаваемой искусственными или естественными источниками, расположенными произвольно относительно приемника, лк;

– яркости накладным методом ТВ-кинескопов, дисплейных экранов и самосветящихся протяженных объектов, кд/м².

Прибор может быть использован для проведения санитарных световых обследований рабочих мест производственных помещений, а также мест с видеодисплейными терминалами и персональными электронно-вычисли­тель­ными машинами на соответствие требованиям санитарных правил и норм.

Внешний вид прибора представлен на рис. 1.

Таблица 1

Результаты измерения КЕО

 >   Выбор нормированного значения коэффициента естественной освещенности.

По результатам выполненных исследований строится графическая зависимость КЕО от расстояния до световых проемов (рис. 2).

Рис. 2. Изменение КЕО по ширине помещения

 Требуемая площадь светопроемов при боковом освещении, обеспечивающая нормированное значение КЕО, определяется по формуле

, где

S_п=57 м², S₀=15 м², ɳ₀=10, К_зд=1-1,5=1,2 (из-за помех деревьев),

К_з=1,5(коэффициент запаса, если окна расположены вертикально-1,5,если наклонно-2), τ₀=0,8*0,5*0,7*1*1=0,28(общий коэффициент светопропускания), r₁=1-3=2.

e_n= =

где =1.5 м² – площадь световых проемов при боковом освещении;  =57 м²– площадь пола помещения;  – нормированное значение КЕО;  =1,5– коэффициент запаса, принимаемый по табл. 3 ;  =10– световая характеристика окна; =1  – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении благодаря свету, отраженному от поверхностей помещения и подстилающего слоя, прилегающего к зданию (табл. 30 [2]); =1  – коэффициент, учитывающий затемнение окон противостоящими зданиями ;  – общий коэффициент светопропускания, определяемый по формуле

=0,8*0,5*0,7*1*1=0,28

где  – коэффициент светопропускания материала ;  –
коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроекта ;  – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях (при боковом освещении  = 1);  – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах ;  – коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке (при боковом освещении в расчетах не учитывается).

Зная требуемую площадь светопроемов, обеспечивающих нормированное значение КЕО, можно назначить размеры светопроема, которые должны быть увязаны с принятой системой разрезки стен на панели и унифицированными размерами переплетов окон и фонарей.

ИСКУССТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЕ, НОРМИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ

Цель работы:

• изучить методы и приборы определения состояния искусственного освещения на рабочих местах;
• ознакомиться с принципами нормирования искусственного освещения;
• по заданному варианту произвести расчет искусственного освещения.

1. Краткие теоретические сведения

Искусственное освещение предусматривается в помещениях, в которых недостаточно естественного света, или для освещения в часы суток, когда естественная освещенность отсутствует.

Искусственное освещение может быть общим (все производственные участки освещаются однотипными светильниками, равномерно расположенными над освещаемой поверхностью и снабженными лампами одинаковой мощности) и комбинированным (к общему освещению добавляется местное освещение рабочих мест светильниками, находящимися у станка, агрегата, приборов и т. д.). Использование только местного освещения недопустимо, так как резкий контраст между ярко освещенным и неосвещенными участками утомляет глаза, замедляет процесс работы и может послужить причиной несчастных случаев и аварий.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяется на рабочее, дежурное, аварийное.

Рабочее освещение обязательно во всех помещениях и на освещаемых территориях для обеспечения нормальной работы людей и движения транспорта. Дежурное освещение включается вовне рабочее время.

Аварийное освещение предусматривается для обеспечения минимальной освещенности в производственном помещении на случай внезапного отключения рабочего освещения.

В современных многопролетных одноэтажных зданиях без световых фонарей с одним боковым остеклением в дневное время суток применяют одновременно естественное и искусственное освещение (совмещенное освещение). Важно, чтобы оба вида освещения гармонировали одно с другим. Для искусственного освещения в этом случае целесообразно использовать люминесцентные лампы.

В современных осветительных установках, предназначенных для освещения производственных помещений, в качестве источников света применяют лампы накаливания, галогенные и газоразрядные.

Лампы накаливания. Свечение в этих лампах возникает в результате нагрева вольфрамовой нити до высокой температуры. Промышленность выпускает различные типы ламп накаливания:

-     вакуумные (В);

-     газонаполненные (Г) – наполнитель смесь аргона и азота;

-     биспиральные (Б);

-     с криптоновым наполнителем (К);

-     биспиральные с криптоновым наполнителем (БК).

Лампы накаливания просты в изготовлении, удобны в эксплуатации, не требуют дополнительных устройств для включения в сеть.

 Недостатки этих ламп:

-     малая световая отдача (7…20 лм/Вт);

-     при большой яркости нити накала низкий кпд, равный 10…13 %;

-     срок службы 800…1000 ч;

-     дают непрерывный спектр, отличающийся от спектра дневного света преобладанием желтых и красных лучей, что в какой-то степени искажает восприятие человеком цветов окружающих предметов.

Газоразрядные лампы излучают свет в результате электрических разрядов в парах газа. На внутреннюю поверхность колбы нанесен слой светящегося вещества – люминофора, трансформирующего электрические разряды в видимый свет. Различают газоразрядные лампы низкого (люминесцентные) и высокого давления.

Люминесцентные лампы создают в помещениях искусственный свет, приближающийся к естественному, более экономичны в сравнении с другими лампами и создают освещение, более благоприятное с гигиенической точки зрения.

К другим преимуществам люминесцентных ламп относятся большой срок службы (10000 ч) и высокая световая отдача, достигающая для ламп некоторых видов 75 лм/Вт, т. е. они почти в 3 раза экономичнее ламп накаливания. Свечение происходит по всей поверхности трубки, а следовательно, яркость и слепящее действие люминесцентных ламп значительно ниже ламп накаливания. Низкая температура поверхности колбы (около 5 °С) делают лампу относительно пожаробезопасной.

Несмотря на ряд преимуществ, люминесцентное освещение имеет и некоторые недостатки:

– пульсация светового потока, вызывающая стробоскопический эффект (искажение зрительного восприятия объектов различия – вместо одного предмета видны изображения нескольких, а также направления и скорости движения);

– дорогостоящая и относительно сложная схема включения;

– значительная отраженная блескость;

– чувствительность к колебаниям температуры окружающей среды (оптимальная температура 20…25°С);

– понижение и повышение температуры вызывает уменьшение светового потока.

В зависимости от состава люминофора и особенностей конструкции различают несколько типов люминесцентных ламп:

 – белого света (ЛБ);

– дневного света (ЛД);

– тепло-белого света (ЛТБ);

– холодного света (ЛХБ) – лампы дневного света правильной цветопередачи (ЛДЦ).

Наиболее универсальны лампы ЛБ. Лампы ЛХБ, ЛД и особенно ЛДЦ применяются в случаях, когда выполняемая работа требует цветоразличия.

К недостаткам этих ламп относится длительное, в течение 5…7 мин, разгорание при включении.

Основные световые и электрические параметры ламп приведены в табл.1 и 2.

Таблица 1

Светотехнические характеристики ламп накаливания

 Таблица 2

Светотехнические характеристики люминесцентных ламп

Схема лабораторной установки для определения освещенности: 

Рис. 1. Схема лабораторной установки для определения освещенности: а – разрез камеры; б – пульт управления; 1 – пульт управления; 2 – люксметр; 3 – светильник местного освещения; 4 – светильник общего освещения с лампой накаливания; 5 – светильник общего освещения с газоразрядной лампой; 6 – вольтметр; 7, 8  – трехпозиционные переключатели; 9 – регулятор или ползунковый реостат напряжения

                   2.  Расчет искусственного освещения.  

Расчет искусственного освещения выполняют при проектировании осветительных установок для определений общей установленной мощности и мощности каждой лампы или числа всех светильников .

Существует несколько методов расчета освещения, наиболее простой – метод удельной мощности, но он менее точен, и им пользуются только для ориентировочных расчетов.

Основной метод расчета – по коэффициенту использования светового потока, которым определяется поток, необходимый для создания заданной освещенности горизонтальной поверхности при общем равномерном освещении с учетом света, отраженного стенами и потолком. Расчет выполняют по формуле.

Данные:

Размеры помещения:24*12*6.

Тип светильника: ЛСТ1.

Разряд зрительных работ-4,подразряд-В.

Коэффициент отражения стен-50%,потолка-70%.

Высота рабочего стола h=0,8 м.

Произведем  расчет общего равномерного освещения:

1. Определяем площадь подлежащую освещению S_пола=24*12=288 м^2.
2. Согласно  ГОСТ 23-05-95 определяем норму освещенности на рабочей поверхности в зависимости от разряда зрительных  работ.
3. Выбираем схему размещения светильников в зависимости от ширины помещения. Количество рядов светильников на 12 м выбираем 3 ряда.
4. Исходя из длины помещения определяется количество светильников в одном ряду. Для люминесцентных ламп длина одного светильника-1,5 м и плюс  зазор между светильником 0,5 м. Для ртутных дуговых светильников(в одном ряду 12 ламп надо установить, а всего ламп получается 36).
5. Соответствием с типом светильника определяется тип лампы и устанавливается количество ламп. Для заданного варианта с люминесцентными лампами 72 шт.
6. Для расчета необходимо определить индекс помещения

i=                                          (1)

где  и  – длина и ширина помещения, м;  – высота подвеса светильника над рабочей поверхностью, м.  

1. Коэффициент использования  светового потока-50%.
2. Расчет светового потока для одной лампы

          Ф= ,                                (2)

где  – световой поток лампы, лм; – нормативная освещенность, лк, (табл.6);  –

коэффициент запаса, учитывающий запыление светильников и износ источников света в процессе эксплуатации;  – площадь помещения, м;  – поправочный коэффициент, учитывающий

неравномерность освещения,  = 1,1–1,2; – количество светильников;  – количество ламп в

светильнике;  – коэффициент затенения рабочего места работающим,  = 0,8–0,9;  –

коэффициент использования светового потока .

Выбираем тип светильника -ЛХБ, то мощность 65 Вт.

Затраты на лампе: 65*72=4680 Вт

Вывод: ознакомились  с измерительной аппаратурой и методикой определения естественной  искусственной освещенностей;  приобрели навыки санитарно-гигиенической оценки естественного освещения на рабочих местах; освоили методику расчета площади световых проемов, необходимой для обеспечения нормируемого значения коэффициента естественной освещенности, а также ознакомились с принципами нормирования искусственного освещения.